分子进化分析与相关分析软件的应用共124页
介绍几个进化树分析及其相关软件
大家好：我在此介绍几个进化树分析及其相关软件的使用和应用范围。
这几个软件分别是PHYLIP、PUZZLE、PAUP、TREEVIEW、CLUSTALX和PHYLO-WIN （LINUX）。
在介绍软件之前，我先简要地叙述一下有关进化树分析的一些方法学问题。
进化树也称种系树，英文名叫“Phyligenetic tree”。
对于一个完整的进化树分析需要以下几个步骤：⑴要对所分析的多序列目标进行排列（To align sequences）。
做ALIGNMENT的软件很多，最经常使用的有CLUSTALX和CLUSTALW，前者是在WINDOW下的而后者是在DOS下的。
⑵要构建一个进化树（To reconstrut phyligenetic tree）。
构建进化树的算法主要分为两类：独立元素法（discrete character methods）和距离依靠法（distance methods）。
所谓独立元素法是指进化树的拓扑形状是由序列上的每个碱基/氨基酸的状态决定的（例如：一个序列上可能包含很多的酶切位点，而每个酶切位点的存在与否是由几个碱基的状态决定的，也就是说一个序列碱基的状态决定着它的酶切位点状态，当多个序列进行进化树分析时，进化树的拓扑形状也就由这些碱基的状态决定了）。
而距离依靠法是指进化树的拓扑形状由两两序列的进化距离决定的。
进化树枝条的长度代表着进化距离。
独立元素法包括最大简约性法（Maximum Parsimony methods）和最大可能性法（Maximum Likelihood methods）；距离依靠法包括除权配对法（UPGMAM）和邻位相连法（Neighbor-joining）。
⑶对进化树进行评估。
主要采用Bootstraping法。
进化树的构建是一个统计学问题。
我们所构建出来的进化树只是对真实的进化关系的评估或者模拟。
如果我们采用了一个适当的方法，那么所构建的进化树就会接近真实的“进化树”。
MEGA_3.1分子进化遗传分析软件
分子进化分析软件MEGA 3.1的使用操作作者：Dxyer- lzf战友（山东大学生命科学学院微生物国家重点实验室）受益的话，请到下列地址给我投一票，谢谢☺/bbs/post/view?bid=73&id=5059255&sty=1&tpg=1&ppg=1&age=0#5059255进化树也称种系树，英文名叫“Phyligenetic tree”，主要通过蛋白质序列/核酸序列的同源性比较进而了解基因或物种进化发生的内在关系和规律。
完整的进化分析需要以下几个步骤[1]：A.了解进化树的一些基本的概念和定义；B.集合一个待分析的数据组；C.对数据组进行多重序列比对；D.比对结果的校正；E.进化树的构建:为了说明进化分析结果的真实性，往往需要对校正后的比对结果选择不同的算法、模型和程序进行进化树的构建（必要的话，可利用Gblocks：http://molevol.ibmb.csic.es/Gblocks/Gblocks.html等软件提取数据组中的保守区后再进行进化树构建）；F.树枝可信度评估：可利用bootstrap和interior-branch等测试方法；G.发表数据的优化及展示：可利用MEGA3.1软件打开多种软件所做的进化树并对其进行分枝合并、排序等优化，最后利用Photoshop、Macromedia Fireworks MX 等作图软件对图的清晰度进行优化以获得高质量的发表展示图.目前树状进化树的分析软件很多，其中MEGA 3.1（/）[2]最大的优点在于易于上手操作并可对图形进行优化展示，是分子进化分析最理想的软件之一。
但MEGA软件包中没有目前蛋白序列进化分析中推崇的“最大可能性（maximum likelyhood，ML）”和“贝叶斯推论（bayesian inferences）”这两种算法[3]。
ML算法可使用软件phyml（http://atgc.lirmm.fr/phyml/），贝叶斯分析使用软件MrBayes（/）。
分子进化和系统发育的研究及其应用
分子进化和系统发育的研究及其应用进化是生物学的核心概念之一，分子进化是现代进化生物学的重要组成部分，而分子系统发育则是分子进化研究的一项重要应用。
本文将从分子进化的基本原理出发，介绍分子系统发育的原理、方法与应用，并探讨其在不同领域中的意义。
一、分子进化的基本原理分子进化是基于DNA/RNA序列或蛋白质序列的进化研究分支。
基因等遗传物质包含了生物过去和现在的大部分信息，通过比较彼此的差异，就能推导出它们之间的进化关系。
分子进化的基本原理在于遗传突变的随机性和累积性。
在生物个体复制时，遗传物质会随机地产生突变，这些突变可以累积，最终就会形成差异。
这些差异可以代表生物的基因型和表型的演化历史。
二、分子系统发育的原理分子系统发育是根据生物体DNA/RNA序列或蛋白质序列的变化，推断生物之间的进化关系和亲缘关系的科学。
生物之间的相似性是由共同的祖先所造成的，相似性越大，共同祖先的距离就越近。
分子系统发育利用各个物种之间的序列差异，通过复杂的计算机分析推断各个物种之间的进化关系及其进化时间。
分子系统发育中通常用到的基本原理之一是“钟模型”，即基因变异率（即分子钟）是在所有物种中大致相同的。
换句话说，如果我们确定了一组基因序列的共同祖先时间，我们就可以根据不同物种间的分子差异推定这些物种的进化时间。
三、分子系统发育的方法分子系统发育研究通常使用序列比对、物种树构建、分支支持度评估和模型选择等方法。
下面简要介绍每种方法的基本原理：1. 序列比对序列比对是分子系统发育分析的基础之一，其目的是从一组相关序列中确定基因组中位点、简化不必要的信息，减小计算量。
序列比对中使用的最常用算法是 Needleman-Wunsch（NW）算法和Smith-Waterman（SW）算法。
这些算法旨在寻找两个（或多个）序列之间的最长公共子序列（LCS），并且可以计算序列间的“匹配”和“不匹配”得分。
2. 物种树构建分子系统发育分析的主要目的是构建物种树，物种树是表示生物之间进化关系的分枝图。
分子生物学软件简要功能介绍
分子生物学软件简要功能介绍在进行分子生物学研究时，常需要用到各种计算机软件。
这些软件种类不少，功能大致相同，到底使用哪个，其实可根据各人的使用习惯来选择。
下列的软件，大部分可在网上找到全功能的版本或各种演示版或试用版，只要以软件名为关键词用搜索引擎搜索就可以了。
网上也有此类各种软件的总结。
下面为此类软件的简单介绍：1.三维分子类RASMOL：观看生物分子3D微观立体结构RasTop：为RasMol 2.7.1的图形用户界面软件CHIME：直接在浏览器中观看3D分子MolMol：将pdb等格式的蛋白文件通过微调，存成普通的图形文件raswin.exe.gz：rasmol(win)2.7.0.1 rasmol新版本及汉化版本CrystInfo：用来快速、容易地构建、观察与检查晶体3D结构PDViewer：PDB格式文件的查看程序Weblab Viewlite：三维分子浏览工具及大量分子文件例子Weblab ViewerPro：三维分子浏览工具ICMLite：三维分子浏览工具，有一些其他软件没有的功能VMD：三维分子浏览工具，可以进行动态显示CN3D：3D分子结构观察软件WPDB：PDB文件检索显示分析软件DTMM：三维分子模型显示、编辑与构建程序Mole：高性能的大分子三维图形显示计算工具gopenmol：显示并分析分子结构及其特性POV-Rayv：生成三维图像工具软件MolPOV：将PDB文件转化为POV格式文件的软件Mol2Mol：分子文件格式转换软件PovChem：将PDB文件转化为POV格式的文件Ortep-3 for Windows：生成分子的热椭圆形点图PLATON：通用结晶学软件工具Mage：读取并演示Kinemage格式文件的专用软件 Prekin ：将PDB格式文件转换为Kinemage格式文件Swiss-Pdb Viewer：PDB文件显示与分析软件DINAMO：蛋白序列排队比较编辑与三维模型构建工具PCMoleeule2 Lite：查看PDB格式文件的免费软件StrukEd ：化学分子编辑与三维模型生成软件JMVC：使用JAVA技术编写的三维分子查看器ReView：读取及分析XYZ格式三维分子文件Oscail：用来处理、定义与检查小分子单晶的软件包Moilin：分子构建与观察软件Tinker：与Moilin配套的DOS下的分子设计建模Biodesigner：免费的分子建模与显示软件MoluCAD：全功能的分子建模与显示工具软件 Viewer Activex Control：三维分子显示控件MarvinView：JAVA语言编写的化学分子二维与三维显示程序ACD/3D Viewer for ISIS：免费的ISISDraw三维显示插件Amira：高等三维显示建模系统AmiraMol：Amira 2.3 相应的显示三维分子的增强工具Visualize：分子建模和研究软件包ScientificGL：C++OpenGLAPI三维分子开发工具Sojourner：找出小蛋白的最小能量构形并实时演示的软件2.DNA分析DNAClub：DNA处理软件JaMBW：分子生物学软件包DNATool：功能很全面的DNA序列分析工具包pDRAW：DNA分析与绘图软件，可绘制线性或环形DNA图ANNHYB：用来帮助进行PCR引物设计与基因探针设计的软件RESTRICTION ANALYSIS：限制酶消化工具ABIView：ABI格式文件显示与编辑软件Chromas：ABI格式文件显示与编辑软件Sequence viewer：获取与观察从GSDB获取的DNA序列数据及其关联特性的工具DNAssist：DNA序列分析工具DNAProbe：核苷酸序列设计工具DnaSP：DNA序列种群遗传学分析软件DFW：DNA分析软件Artemis R4：以Java语言写成的序列查看工具’ACT R1：以Java语言写成的序列比较查看器GDA：主要用来进行不连续基因数据的统计分析 RDP：从一组排队比较(Align)的核酸序列中查找潜在的重组体软件Sequencher：装配DNA小片段为大的连续序列或毗连(序列)群"Contig"软件MehCalc：自动计算DNA序列热力学数据的Excel电子表格宏软件基因探索者：中文界面的功能集成、高效、快捷的基因分析软件ConsInspector：DNA蛋白结合位点预测识别软件MatInd与Matlnspector：快速匹配DNA序列与已知共有序列的软件工具GBuilder：JAVA语言编制的用来分析与显示DNA序列的软件GenomePixelizer：帮助理解基因组中的簇基因(C1ustermggene)之间的相互关系的软件LabBook Genomic XML Viewer：图形化显示并处理GenBank序列数据的免费软件Gene Construetion Kit 2 ：管理并显示克隆策略中的分子构建过程软件Genalysis：比较基因组或大量基因序列的工具软件3.RNA分析RNAdraw：RNA二级结构分析软件RNAstructure：预测RNA 级结构图RnaViz：RNA二级结构图绘制程序4.蛋白质分析ANTHEPROT：蛋白序列分析软件包pSAAM：蛋白序列分析软件包VHMPT：螺旋状膜蛋白拓扑结构观察与编辑软件aminoXpress：免费的多功能蛋白分析软件包5.生化教学mmp.zip：将生化代谢中的各种途径用图表的形式表示出来linpath.zip：线性酶反应模拟软件protlab：蛋白质纯化仿真软件MOLMED.ZIP：生化基础概念演示教学程序Biochem：生化教学文件photo：光合作用教学程序Adrenalin：肾上腺素在肝糖原代谢中的作用演示Virtual Cell Lab：多媒体细胞生物学教学程序6.生化工程brd.zip：生物反应器(发酵罐)设计软件BioStat：BioStatB发酵罐控制程序PenSimv：青霉素发酵模拟软件BioProSim：发酵实时模拟软件7.序列格式转换vised：序列输入分析和格式转换软件ForCon：多序列文件格式转换软件SeqVerter：序列格式转换软件GeneStudio LE Version：序列格式显示、编辑与转换工具软件FASTA/BLAST SCAN：FASTA与BLAST查询输出文件的处理软件RevComp：序列格式转换软件8.引物分析primer Premier 5.0：引物设计工具Oligo：引物分析著名软件Primer Designer：专门用 pASK-IBA～pPR-IBA表达载体免费的引物设计辅助软件Array Designer：批量设计DNA和寡核苷酸引物工具Beacon Designer：PCR定量分析分子信标(Molecularbeacon)设计软件NetPrimer：基于WEB界面的引物设计程序9.序列综合分析pcgene：分子生物应用软件 MACAW：多序列构建与分析软件Clustal W：用来对核酸与蛋白序列进行多序列比较的软件Clustal X：ClustalWWindows界面程序FASTA：数据库中查找同源序列软件GeneDoc：对序列进行相关分析等操作BLAST与Blastcl3：数据库中查找类似序列的软件及客户端软件SeqPup 0.9：生物分子序列编辑与分析软件K-Estimator 5.5：进化基因学研究软件，评估两条核酸序列核苷酸替代数BioEdit：序列编辑器与分析工具软件DAMBE：综合性序列工具软件LaserGene：综合性序列工具软件SeaView：图形化多序列队列编辑器 Jalview：用Java语言写的多序列队列编辑器DNASIS：序列综合分析工具Genamics Expression：是一个DNA与蛋白序列分析工具Vector NTIViewer：载体查看软件Jellyfish：多功能序列分析软件ProSeq：核酸序列编辑与种群遗传学分析软件Gap4 database viewer：Gap4基因装配数据库读取显示软件SMS：DNA与蛋白序列分析与格式化在线工具集合Omiga：核酸与蛋白序列综合性分析软件Staden：综合序列分析工具软件包Vector NTISuite：综合性蛋白核酸分析工具包INCA：Java脚本语言写成的BLAST服务器客户端程序ISYS：NCGR开发的用JAVA语言写成的数个不同类生物信息软件与数据库的软件集合平台DNA Scriptor：DNA与蛋白序列综合分析软件Sequence Quickie-Calc：非常紧凑的分子生物学工具软件PhyloGrapher：用来显示与研究相类似的基因与蛋白序列之间的进化关系的软件10.进化树分析phylip：进化树分析软件，并可绘制进化树TreeView：进化树处理软件GeneTree：比较基因与种系进化树的程序NDE：用来编辑NEXUS格式文件的程序TreeMap：用来可视化地比较主、从进化树的程序Spectrum：分析进化信息而不用将之转化为进化树的软件Phyltools：计算与处理进化树数据的软件tree-puzzle：核酸序列、蛋白序列相似性分析及进化树构建工具ATV：JAVA语言编写的显示"New Hampshire"与NHX格式的进化树文件软件TREECON：构建和绘制进化树的软件包ProBiosys比较表现型分类法数据和分析计算核酸序列数据距离值的软件。
分子生物学实验中的分析软件使用方法介绍
分子生物学实验中的分析软件使用方法介绍随着科技的发展和进步，分子生物学实验的数据量不断增加，对于这些大量的数据进行分析成为了科研工作者不可或缺的一部分。
为了更好地处理和解读这些数据，科研人员们使用各种分析软件来辅助他们的研究工作。
本文将介绍一些常用的分析软件及其使用方法。
一、基因序列分析软件基因序列分析软件是分子生物学实验中最常用的软件之一，它们用于分析DNA或RNA序列以及蛋白质序列。
其中，NCBI Blast是一种非常常用的基因序列比对软件，它可以通过将待比对的序列与已知的序列数据库进行比对，从而确定序列的相关性和相似性。
使用NCBI Blast，我们可以快速找到与我们研究对象相关的序列信息。
二、基因表达分析软件基因表达分析软件用于分析基因在不同组织或条件下的表达水平，以及基因调控网络等。
在这方面，R语言是一种非常强大的工具。
通过使用R语言中的各种包和函数，我们可以对基因表达数据进行聚类分析、差异表达分析、通路富集分析等。
同时，R语言还提供了丰富的数据可视化功能，可以帮助我们更好地展示和解读实验结果。
三、蛋白质结构分析软件蛋白质结构分析软件主要用于预测蛋白质的三维结构以及模拟蛋白质的动力学行为。
其中，Swiss-PdbViewer是一种常用的蛋白质结构可视化软件，它可以帮助我们观察和分析蛋白质的结构特征。
而GROMACS则是一种常用的分子动力学模拟软件，它可以模拟蛋白质在不同环境下的运动轨迹，帮助我们理解蛋白质的功能和机制。
四、基因组学分析软件基因组学分析软件主要用于处理和分析整个基因组的数据，包括基因组序列、基因组注释以及基因组变异等。
在这方面，Ensembl是一种非常常用的基因组分析软件。
它提供了大量的基因组数据和工具，可以帮助我们进行基因组注释、基因组比对以及基因组变异的分析。
五、细胞图像分析软件细胞图像分析软件用于分析和处理细胞图像数据，帮助我们了解细胞的形态和功能。
其中，ImageJ是一种非常流行的细胞图像分析软件，它提供了丰富的图像处理和分析工具，可以帮助我们进行细胞计数、细胞形态分析以及细胞追踪等。
生命科学中常用的软件及其应用
生命科学中常用的软件及其应用生命科学是一个涉及多个学科交叉的领域，其中运用到的软件非常丰富。
这些软件可以帮助生命科学研究人员完成从基因组测序到蛋白质结构分析的各种复杂任务。
在这篇文章中，我们将介绍一些生命科学中常用的软件及其应用，帮助读者更好地了解这个领域。
1. BLASTBLAST（基本局部序列比对工具）是基因组测序领域中最常用的软件之一。
它可以在数据库中进行序列比对，并根据相似性评分进行排序和过滤。
BLAST的应用非常广泛，包括在基因组测序和蛋白质结构分析中用于序列比对，DNA和蛋白质序列注释，以及进化分析等。
2. CLC Genomics WorkbenchCLC Genomics Workbench是一个功能强大的基因组分析软件，可以用于基因组测序和生物信息学分析。
它可以处理各种不同类型的数据，包括RNA测序数据、DNA测序数据和蛋白质序列数据。
使用该软件，科学家可以进行基因组组装、基因表达分析、SNP检测、CNV分析等多种复杂的分析任务。
3. PyMOLPyMOL是一个用于分子可视化和分析的软件。
它可以用于可视化蛋白质、DNA和RNA结构，以及与其他分子的相互作用。
在生物学研究中，PyMOL被广泛用于研究蛋白质结构和功能。
化学公式、分子等多种形式，都能够被轻松制作出来。
4. RR是一个免费的数据分析软件，主要用于统计分析、数据可视化和预测模型的建立。
在生命科学中，R被广泛用于基因表达分析、蛋白质结构预测、生存分析等多个领域。
它是生命科学研究者进行大规模数据分析的首选工具之一。
5. CytoscapeCytoscape是一款网络分析软件，用于研究生物分子间的相互作用，例如蛋白质-蛋白质相互作用，基因调控网络等。
Cytoscape具有丰富的图形界面，可以使用各种插件来进行网络建模、可视化和分析。
6. HMMERHMMER是用于进行隐马尔可夫模型（HMM）建模和分析的工具软件。
在生命科学领域，HMMER被用于进行蛋白质序列比对和蛋白质家族分类。
进化树分析及其相关软件的使用和应用范围
大家好：我在此介绍几个进化树分析及其相关软件的使用和应用范围。
这几个软件分别是PHYLIP、PUZZLE、PAUP、TREEVIEW、CLUSTALX和PHYLO-WIN （LINUX）。
在介绍软件之前，我先简要地叙述一下有关进化树分析的一些方法学问题。
进化树也称种系树，英文名叫“Phyligenetic tree”。
对于一个完整的进化树分析需要以下几个步骤：⑴要对所分析的多序列目标进行排列（To align sequences）。
做ALIGNMENT的软件很多，最经常使用的有CLUSTALX和CLUSTALW，前者是在WINDOW下的而后者是在DOS下的。
⑵要构建一个进化树（To reconstrut phyligenetic tree）。
构建进化树的算法主要分为两类：独立元素法（discrete character methods）和距离依靠法（distance methods）。
所谓独立元素法是指进化树的拓扑形状是由序列上的每个碱基/氨基酸的状态决定的（例如：一个序列上可能包含很多的酶切位点，而每个酶切位点的存在与否是由几个碱基的状态决定的，也就是说一个序列碱基的状态决定着它的酶切位点状态，当多个序列进行进化树分析时，进化树的拓扑形状也就由这些碱基的状态决定了）。
而距离依靠法是指进化树的拓扑形状由两两序列的进化距离决定的。
进化树枝条的长度代表着进化距离。
独立元素法包括最大简约性法（Maximum Parsimony methods）和最大可能性法（Maximum Likelihood methods）；距离依靠法包括除权配对法（UPGMAM）和邻位相连法（Neighbor-joining）。
⑶对进化树进行评估。
主要采用Bootstraping法。
进化树的构建是一个统计学问题。
我们所构建出来的进化树只是对真实的进化关系的评估或者模拟。
如果我们采用了一个适当的方法，那么所构建的进化树就会接近真实的“进化树”。
介绍几个进化树分析及其相关软件
大家好：我在此介绍几个进化树分析及其相关软件的使用和应用范围。
这几个软件分别是PHYLIP、PUZZLE、PAUP、TREEVIEW、CLUSTALX和PHYLO-WIN（LINUX）。
在介绍软件之前，我先简要地叙述一下有关进化树分析的一些方法学问题。
进化树也称种系树，英文名叫“Phyligenetic tree”。
对于一个完整的进化树分析需要以下几个步骤：⑴要对所分析的多序列目标进行排列（To align sequences）。
做ALIGNMENT的软件很多，最经常使用的有CLUSTALX和CLUSTALW，前者是在WINDOW下的而后者是在DOS下的。
⑵要构建一个进化树（To reconstrut phyligenetic tree）。
构建进化树的算法主要分为两类：独立元素法（discrete character methods）和距离依靠法（distance methods）。
所谓独立元素法是指进化树的拓扑形状是由序列上的每个碱基/氨基酸的状态决定的（例如：一个序列上可能包含很多的酶切位点，而每个酶切位点的存在与否是由几个碱基的状态决定的，也就是说一个序列碱基的状态决定着它的酶切位点状态，当多个序列进行进化树分析时，进化树的拓扑形状也就由这些碱基的状态决定了）。
而距离依靠法是指进化树的拓扑形状由两两序列的进化距离决定的。
进化树枝条的长度代表着进化距离。
独立元素法包括最大简约性法（Maximum Parsimony methods）和最大可能性法（Maximum Likelihood methods）；距离依靠法包括除权配对法（UPGMAM）和邻位相连法（Neighbor-joining）。
⑶对进化树进行评估。
主要采用Bootstraping法。
进化树的构建是一个统计学问题。
我们所构建出来的进化树只是对真实的进化关系的评估或者模拟。
如果我们采用了一个适当的方法，那么所构建的进化树就会接近真实的“进化树”。
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分子进化研究的目的
从物种的一些分子特性出发，从而了 解物种之间的生物系统发生的关系。
蛋白和核酸序列 通过序列同源性的比较进而了解基因的进 化以及生物系统发生的内在规律。
系统发育树是什么？
对一组实际对象的世系关系的描述（如基 因，物种等）。
一个系统发育树
末端分支
末端 物种 顶端 叶子
中间节点 中间枝条 节点
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
分子进化分析与相 关分析软件的应用
生命科学学院 2005.4
内容提要
❖ 分子进化分析介绍 ❖ 系统发育树重建方法 ❖ Phylip软件包在分子进化分析中的应用 ❖ PAUP*在分子进化分析中的应用
内容提要
❖ 分子进化分析介绍 ❖ 系统发育树重建方法 ❖ Phylip软件包在分子进化分析中的应用 ❖ PAUP*在分子进化分析中的应用
Phylograms show
Bacterium 1
branch order and
Bacterium 2
branch lengths
Bacterium 3
进化树，有分支和支长
Eukaryote 1
信息
Eukaryote 2
Eukaryote 3
Eukaryote 4
3.有根树，无根树，外围群
archaea archaea archaea
eukaryote eukaryote
Monophyletic group
4.基因树，物种树
a Gene tree
b
A Species tthat gene trees give us
species trees
内容提要
❖ 分子进化分析介绍 ❖ 系统发育树重建方法 ❖ Phylip软件包在分子进化分析中的应用 ❖ PAUP*在分子进化分析中的应用
分子进化分析与相关分析软件的应用
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
TRENDS in Genetics Vol.18 No.12 December 2002
tig.trends 01689525/02/$ – see front matter © 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.
以上两个概念代表了两个不同的进化事件 用于分子进化分析中的序列必须是直系同源 的，才能真实反映进化过程。
分子进化研究的基础（实际）
❖ 虽然很多时候仍然存在争议，但是分子进化 确实能阐述一些生物系统发生的内在规律。
序列分歧度
分子钟理论
从一个分歧数据可以推测其他
y x
分歧时间
直系同源与旁系同源
❖ 直系同源(orthologs): 同源的基因是由于 共同的祖先基因进化而产生的.
❖ 旁系同源(paralogs): 同源的基因是由于 基因复制产生的.
趋同进化的基因
(genes have converged function by separate evolutionary paths)
异源基因或水平转移基因
(xenologous or horizontally transferred genes)
2.进化分支图，进化树
Bacterium 1
(以上定义源自Fitch, W.M. (1970) Distinguishing
homologous from analogous proteins. Syst. Zool. 19,
99–113)
paralogs orthologs
paralogs
orthologs
Erik L.L. Sonnhammer Orthology,paralogy and proposed classification for paralog subtypes
系统发育树重建的基本方法
❖ 最大简约法(maximum parsimony,MP) ❖ 距离法(distance) ❖ 最大似然法(maximum likelihood,ML)
最大简约法（MP）
最大简约法(maximum parsimony,MP)最 早源于形态性状研究，现在已经推广到分子 序列的进化分析中。最大简约法的理论基础 是奥卡姆（Ockham）哲学原则，这个原则认 为：解释一个过程的最好理论是所需假设数 目最少的那一个。对所有可能的拓扑结构进 行计算，并计算出所需替代数最小的那个拓 扑结构，作为最优树。
系统发育树重建分析步骤
多序列比对（自动比对，手工比对） 建立取代模型（建树方法） 建立进化树 进化树评估
The Source Below Come From:
Bioinformatics Sequence and Genome Analysis
David W.Mount Chapter 6 Phylogenetic Prediction
根
树只代表分支的拓扑结构
A BC D F G E†
D C F GA B E†
分子进化研究的基础（假设）
❖ 核苷酸和氨基酸序列中含有生物进化历史的 全部信息。
分子进化研究的基础（理论）
❖ 在各种不同的发育谱系及足够大的进化时间 尺度中，许多序列的进化速率几乎是恒定不 变的。（分子钟理论， 1965 ）
Bacterium 2
Bacterium 3 Eukaryote 1 Eukaryote 2
Eukaryote 3
Cladograms show branching order branch lengths are meaningless 进化分支图，只用分支 信息，无支长信息。
Eukaryote 4
eukaryote
eukaryote
无根树
eukaryote
Rooted by outgroup
有根树
root
eukaryote
bacteria outgroup 外围群
archaea archaea archaea
Monophyletic group(单源群)
eukaryote eukaryote